ブロックチェーン開発にArbitrumを選ぶ5つの理由

他のレイヤー2スケーリングソリューションと同様に、Arbitrumは数千件のトランザクションを1つのブロックに「ロールアップ」することで、Ethereumのトランザクションスループットを向上させ、トランザクションコストを下げるよう設計されている。ただし、zkSyncのような「zk-rollup」プロトコルとは異なり、Arbitrumはもう一つの主要な選択肢である「optimistic」ロールアップ技術を使用している。

optimisticロールアップという名前は、ロールアップに含まれるすべてのトランザクションが有効であると楽観的に仮定することに由来する。これらのネットワークでは、通常1週間程度、不正なトランザクションに異議を申し立てるための期間がネットワーク参加者全員に与えられる。

このタイプのロールアップの利点は、処理が速いことだ。ネットワークはトランザクションが正しいと仮定するため、個々のトランザクションを確認する時間を費やす必要がない。この仕組みの欠点は、あるトランザクションが不正としてフラグされなければ、それは有効なものとして処理されてしまうという点だ。さらに、OptimismやArbitrumのようなOptimisticネットワークから正式に資金を引き出すには、通常1週間ほどかかる。

この記事では、Arbitrumとは何か、そして開発者がArbitrum上で開発を行う主な5つの理由について解説する。

‍Arbitrumとは何か

ArbitrumはOffchain Labsが構築・運営するレイヤー2ロールアップソリューションである。 Arbitrum Oneメインネットの正式ローンチは2021年8月に行われ、同じ頃、ArbitrumはLightspeed Venture Partnersが主導するシリーズBラウンドで1億2000万ドルを調達したと発表した。

ArbitrumはL2ブロックチェーン上でトランザクションを実行することで、Ethereumの計算スループットを高速化する。トランザクションの実行をArbitrumのL2へ移すことで、ユーザーはより速いトランザクションと大幅に低い手数料を経験できる。

前述の通り、Arbitrumはトランザクションの実行に「optimistic」ロールアップを利用している。optimisticロールアップという名前は、ロールアップに含まれるすべてのトランザクションが有効であると_楽観的に_仮定し、無効なトランザクションのフラグ付けをユーザーに委ねることに由来する。

Ethereumが1秒あたりわずか14件のトランザクションしか処理できないのに対し、Arbitrumは最大約40,000TPSでトランザクションを処理できる。このため、SushiSwap、Curve、Abracadabraなど複数の分散型金融プロトコルがArbitrum上でアプリをローンチしている。

DeFi Llamaのデータによると、Arbitrumのスマートコントラクト内には50億ドル以上相当の暗号資産がロックされている。そのうち約30%は分散型取引所（DEX）のSushiSwapによるものだ。

Arbitrum OneとArbitrum Novaとは何か

Arbitrumエコシステム内において、Arbitrum Oneは主要なメインネットとして、取引などのより一般的な分散型金融ユースケース向けに設計されている。一方、Arbitrum Novaは、ゲームのような高スループットのアプリ向けにトランザクションコストの削減を重視している。

Arbitrum Oneとは異なり、Novaはデータ可用性委員会（DAC）を通じてトランザクションを検証する。トランザクションデータはDACに送られ、DACがそのデータを検証し、Ethereumブロックチェーンへの投稿に使用される可用性証明を発行する。

Arbitrum Novaの設計上、DACの少数のメンバーがエンドユーザーにデータ可用性を提供するため、Arbitrum Oneよりも中央集権的である。中央集権化は、コストを下げるために支払う代償だ。メンバーにはGoogle Cloud、Reddit、Offchain Labs、Consensys、QuickNode、Infuraなどが含まれる。

Arbitrum Novaチェーンは信頼の前提を用いてコストを下げている。 Novaは、web3ソーシャルアプリケーションやweb3ゲームなど、コストに敏感で高いトランザクション量を必要とするプロジェクトに適している。

開発者がArbitrumを選ぶ5つの理由

1. EVM等価性

EVM（Ethereum Virtual Machine）は、Ethereumブロックチェーンの状態を管理し、スマートコントラクト機能を可能にする計算システムだ。Arbitrumは数千件のトランザクションを1つのブロックにロールアップすることでEVMをサポートし、メインネットの計算スループットを減らしてガス代を下げている。

そのためには、ArbitrumがEVMとの完全な等価性を維持することが不可欠だ。これにより、Arbitrum上で完了したブロックがEthereumメインネット上のものと全く同一であることが保証される。

EVM等価性とは、SolidityやVyperのようなEVMプログラミング言語を使って、変更を加えることなくArbitrumのスマートコントラクトを記述できることを意味する。

これにより、Arbitrumは、非EVMブロックチェーンであるSolanaのように、開発にドメイン固有のプログラミング言語やツールの知識を必要とする他のプラットフォームに対して大きな優位性を持つ。

ArbitrumはEVM等価性をArbitrum Nitroによって実現している。NitroはArbitrum Classicに対する大幅なアップグレードとしてローンチされ、低レベル命令に**WebAssembly（WASM）**を利用することで、高いEVM互換性、スケーラビリティ、そしてより低いトランザクション手数料を実現している。

Nitroは、最も広く使われているEthereum実行クライアントであるGethも使用している。GethはArbitrumのEVMとの互換性をさらに高めている。

2. トランザクションコストの削減

Arbitrumはoptimisticロールアップ技術により、Ethereum上のトランザクションコストを大幅に削減する。現在、Ethereumブロックチェーンの高い利用率により、ユーザー同士がトランザクションを巡って競合し、トランザクションコストが上昇している。

Arbitrumは、複数のトランザクションを1つのトランザクションとしてまとめてからEthereumブロックチェーンに投稿することで、ガス代を削減する。

Arbitrum Nitroは、主に2つの方法でトランザクションコストを大幅に削減している：

1. データ圧縮 - Nitroは強力なデータ圧縮を使用し、Ethereumブロックチェーンに投稿されるCALLDATAの量を削減する。
2. Optimistic実行の文脈化 - Nitroは不正証明プロセス中の紛争解決にWebAssembly命令を使用する。

さらにトランザクション手数料を削減するため、Arbitrum Novaはトランザクションデータをデータ可用性委員会と共有するという信頼の前提を置き、Ethereumブロックチェーンへの投稿を行わない。Novaは、Ethereumの分散性やセキュリティについてある程度の妥協を受け入れられる、コストに敏感なアプリケーションに最適だ。

3. 高いスケーラビリティ

Arbitrumブロックチェーンは、計算とデータストレージの責任を、速度とスケーラビリティのために最適化されたレイヤー2チェーンへと移している。

Arbitrumはトランザクションの有効性を仮定するoptimisticロールアップによって保護されている。各バリデーターは、有効性を検証するためにトランザクションを再実行する必要がない。これにより、Arbitrum上でユーザーと開発者はより高いスケーラビリティを得られる。

しかし、スケーラビリティにはトレードオフも伴う。例えば、トランザクション後にArbitrumからEthereumへ資金を引き出す場合、ユーザーは通常1週間ほどの遅延に直面する。これは、Arbitrumのoptimisticロールアップが、トランザクションに異議を申し立てるためのバリデーターへの**7日間の異議申し立て遅延時間（DTD）**を認めているためだ。

Arbitrumがデータを Ethereumのメインチェーンに公開すると、それは通常のEthereumトランザクションと同じファイナリティを持つ。これはEthereum等価ファイナリティと呼ばれる。

4. コンシューマーおよび開発者エコシステム

ArbitrumエコシステムはEthereum上で最大のL2ソリューションであり、2023年5月4日時点でTotal Value Locked（TVL）は61億7000万ドル、市場シェアは66%を超える。Arbitrumはまた、ガスコストおよびアクティブウォレット数においてもL2エコシステムをリードしている。

ArbitrumはEVMと等価であるため、Ethereumの開発者ツールをそのままArbitrum上のアプリ構築に使用できる。さらに、Arbitrumの多くのコストおよびスケーリング上の優位性により、Uniswap、The Graph、Chainlinkといった多くの主要プロトコルがArbitrumをサポートしている。

Arbitrumはまた、Stylusのような、開発者が自らの運用をスケールさせるための新しいツールも導入している。StylusはWebAssembleベースの新しいプログラミング環境および仮想マシンであり、EVM+パラダイムを提供すると謳われている。

開発者は、Rust、C、C++で書かれたスマートコントラクトをArbitrum上にデプロイできるようになる。これにより、開発者はEVMとのより高い相互運用性を得られる。

5. 検閲耐性

Arbitrumは、ユーザーからのトランザクションリクエストを受け取り、それを実行し、関連データをEthereumに投稿する役割をシーケンサーに依存している。シーケンサーはトランザクションをコアインボックスで受け取る。トランザクションがコアインボックスに含まれると、それらは決定論的な方法で実行され、Ethereumに投稿される。

シーケンサーは通常、誠実に振る舞う。数秒以内にトランザクションを実行し、数分以内にそのトランザクションデータをEthereumに投稿する。

しかし、Arbitrumにはシーケンサーが悪意を持って振る舞った場合に備えた対策が用意されている。

まず、シーケンサーはEthereumへのトランザクション投稿を遅延させることしかできない。虚偽のトランザクションを提案することはできない。なぜなら、それにはユーザーの署名が必要になるからだ。

次に、シーケンサーがトランザクションを実行しない場合、ユーザーはそれをDelayed Inbox（「先着順」で処理されるキュー）に投稿することで、強制的に含めることができる。シーケンサーは、後続のすべてのトランザクションを遅延させることなくこのトランザクションを除外することはできない。

これらの仕組みにより、Arbitrumはより高い検閲耐性を持つ。